工业机器人应用编程电子教案 任务4.3　棋盘格搬运应用

教案首页授课人：授课班级授课时间项目名称任务4.3棋盘格搬运应用任务描述1.小组讨论，通过学习工业机器人从快换装置取吸盘工具。2.小组讨论，制订通过棋盘格搬运应用，掌握气缸和吸盘工具的控制。3.独立完成通过编程与示教，实现熟练使用工业机器人移动指令、信号控制指令和信号等待指令。授课方式实操教学仿真一体化教学时数6授课方法手段项目教学法：以完成任务为目标来讲解相关知识和技能教学目标知识目标：1．让学生能够自主地投入到课程的学习当中，从而早日实现科技报国的大志。2．掌握工业机器人从快换装置取吸盘工具。3.通过学习，等待井式供料模块的料仓检测到工件时，推料气缸将工件推出到物料暂存模块上。能力目标：1．能够通过棋盘格搬运应用，掌握气缸和吸盘工具的控制。2.熟练使用工业机器人移动指令、信号控制指令和信号等待指令。教学重点难点重点：1．掌握工业机器人从快换装置取吸盘工具。难点：1．熟练使用工业机器人移动指令、信号控制指令和信号等待指令。教学过程设计

分组，引导学生熟练使用工业机器人移动指令、信号控制指令和信号等待指令、实操示范，完成任务并进行讨论评价作业布置及辅导完成本单元工作任务见职教云中的班级作业课后小结让学生能够自主地投入到课程的学习当中，从而早日实现科技报国的大志。本单元关键是熟练使用工业机器人移动指令、信号控制指令和信号等待指令，优化搬运程序，提高编程效率。教师备课纸教学过程与内容：任务4.3:棋盘格搬运应用一、任务导入棋盘格搬运应用的工作流程为：工业机器人从快换装置取吸盘工具，等待井式供料模块的料仓检测到工件时，推料气缸将工件推出到物料暂存模块上，工业机器人将工件搬运到棋盘格上指定位置，再将吸盘工具放回快换装置。通过棋盘格搬运应用，掌握气缸和吸盘工具的控制，熟练使用工业机器人移动指令、信号控制指令和信号等待指令。二、知识准备-棋盘格搬运模块井式供料模块是储存物料的装置，如下图4-13所示，通过气缸的运动从料仓底部推出物料，实现供料功能。可以通过数字量输入输出信号控制，实现料仓物料的监控以及物料的供给。井式供料模块可以和其他模块进行组合，实现不同的作业任务。本任务中使用的井式供料模块数字量输入输出信号及其说明，如下表4-5所示。表4-5井式供料模块的数字量输入输出信号及其说明物料暂存模块用于暂时存放从井式供料模块推出的物料，安装有光电传感器，当物料到达暂存模块，模块检测到有物料时，工业机器人接收到信号即从暂存模块取走物料。物料暂存模块，如下图4-14所示。棋盘格模块由7行7列共49个格子组成，每个格子大小为32mm*32mm，用于在指定位置摆放工业机器人搬运的物料，如下图4-15所示。在工业机器人应用编程实训台上安装了通用电气接口面板，如下图4-16所示，用于连接有电气的功能模块，本项目中需要完成将井式供料模块和物料暂存模块的电气连接。将井式供料模块和物料、暂存模块、棋盘搬运模块安装于实训台上，如下图4-17所示。将井式供料模块的电线与通用电气接口的J2连接，将物料暂存模块的电线与通用电气接口的J3连接，如下图4-18所示，注意电线与接口的红色标记对准，如下图4-19所示。将物料暂存模块的蓝色气管与实训平台的气路快插接头连接，如下图4-20所示。气缸是气压传动中将压缩气体的压力转化为机械能的气动执行元件，如下图4-21所示，主要由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成，在印刷（张力控制）、半导体（点焊机、芯片研磨）、自动化控制及机器人等应用广泛。按运动方式，气缸分为做直线往复运动和做摆动往复两种类型；按压缩空气对活塞作用力的方向，气缸又分为单作用气缸、双作用气缸、膜片式气缸和冲击气缸。本任务中所使用的是单作用直线气缸，其特点是只有一个方向的运动是气压传动，在压缩空气作用下，单作用气缸活塞杆伸出；当无压缩空气时，其在弹簧力或自重作用下复位，适用于行程较小的场合。电磁阀控制气缸运动原理：电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的气管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边。通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排气的孔，而进气孔是常开的，高压气体会进入不同的排气管，然后通过电磁阀的气压来推动气缸的活塞，这样通过控制电磁阀的电磁铁的电流就控制了整个电磁阀的机械运动，如下图4-22所示，通过给电磁阀通电、断电，来控制气缸的活塞做往复运动。井式供料模块推头气缸电磁阀信号EXDO2，将信号EXDO2置为1，电磁阀控制气缸推头推出工件，完成一次井式供料模块推出工件的任务。设定井式供料模块推头气缸电磁阀信号EXDO2，设定推头后限信号EXDI2。当传感器检测到井式供料仓中有工件时，信号EXDO2置为1，电磁阀控制气缸推头推出工件，等待两秒后，气缸推头缩回，当EXDI2为0时，表示气缸推头缩回到位，完成一次井式供料模块推出工件的任务。真空是指气体压强低于大气压强的一种状态，而不是完全没有空气的“真空”。处于真空状态下的气体比大气压下的气体稀簿。衡量处于真空状态下的气体稀簿程度，用“真空度”来表示，习惯上，真空度高，表示气体压强低于大气压强多；真空度低，表示气体压强低于大气压强少。真空吸附是利用真空系统与大气压力差形成的力实现物件抓取和移动。对具有较光滑表面的物体，特别是非铁、非金属且不适合夹紧的物体，如薄的柔软的纸张、塑料膜、铝箔、易碎的玻璃及其制品、集成电路等微型精密零件，可使用真空吸附，完成各种作业。真空系统一般由真空发生器、吸盘、真空阀及辅助元件组成，如下图4-23所示，其中，真空发生器和吸盘是真空系统单独应用的。真空系统可用于工件搬运、自动化行业，例如：玻璃的搬运、装箱等。真空发生器就是利用正压气源产生负压的一种新型，高效，清洁，经济，小型的真空元器件。吸盘是真空设备执行器之一，通常是由橡胶材料与金属骨架压制成型，具有较大的扯断力。真空阀是指工作压力低于标准大气压的阀门。真空阀门是指在真空系统中，用来改变气流方向，调节气流量大小，切断或接通管路的真空系统元件。真空阀门关闭件是用像胶密封圈或金属密封圈来密封的。利用吸盘工具吸取工件，首先需要将吸盘通过接管与真空发生器连接，当吸盘与工件接触时，给定信号启动真空发生器抽吸空气，使吸盘内产生负气压，从而使工件被吸盘吸牢，并将工件搬运至指定位置，再平稳地给真空吸盘充气，使真空吸盘内由负气压变成零气压或稍为正的气压，工件即从吸盘脱落，完成吸盘搬运工件的任务。本任务中，当物料暂存模块检测到有工件时，工业机器人运动至搬运工件位置，吸盘工具吸取工件，并搬运放置至棋盘格指定位置。设定启动吸盘真空信号YV5，当信号YV5置为1时，打开真空发生器，吸盘工作；当信号YV5置为0时，关闭真空发生器。设定检测真空状态信号SEN1，当信号SEN1为1时，表示吸盘处于真空状态；当信号SEN1为0时，表示真空已被破坏。三、知识准备-WaitDI指令WaitDI指令用于等待一个数字量输入信号达到设定值。WaitDI指令及其参数如，下表4-6所示。表4-6WaitDI指令及其参数说明指令及其参数指令：WaitDISignal,Value; 参数：Signal 数字量输入信号名称参数：Value 信号值：0或1 案例WaitDIdi1,1;说明：等待输入信号di1置为1。 在程序编辑窗口，单击“添加指令”，在“Common”栏单击“WaitDI”，既可添加一条指令，如下图4-24所示，表示等待数字量输入信号EXDI3为1。四、任务实施-棋盘格搬运流程棋盘格搬运流程，如下图4-25所示。程序分为两部分，取放工具的程序以及3个工件的搬运。其中工件的拾取是在同一位置，即暂存模块上，而放置的位置可使用Offs偏移函数计算。创建新程序并保存为L1P4T2，创建例行程序“Qu_GongJu”、“Fang_GongJu”用于工具的取放，“banyun1”对应第1个工件的搬运，其它工件的搬运程序可在banyun1基础上修改，需要编写的例行程序，如下图4-26所示。Step1：打开banyun1例行程序，添加WaitDi指令，等待信号EXDI3状态为1。Step2：检测料仓有无工件，当料仓无工件时，EXDI3为0，有工件时，EXDI3为1。Step3：添加SetDo指令置位EXDO2，控制气缸伸出送出工件，2秒后缩回。Step4：添加WaitDI指令，检测EXDI2状态（气缸缩回），检测EXDI4状态（工件到达暂存模块）。Step5：编写工业机器人拾取工件的位置“pick”及过渡位置。Step6：工业机器人到达拾取位置。Step7：添加SetDo指令置位YV5，打开真空发生器，吸盘工作。添加WaitDI指令检查SEN1（真空状态），真空检测通过，等待1秒后继续向下执行程序。Step8：添加运动指令编写机器人拾取工件后，移动到目标位置的过程。放置位置使用偏移函数。Step9：工业机器人放置工件在棋盘格上指定位置。Step10：添加SetDo指令置位YV5关闭真空发生器。添加WaitDi指令检查SEN1